История изобретения полиграфа основывается на изучении различных физиологических и психических процессов организма человека. Первое устройство, которое могло фиксировать изменения в физиологии человека, появилось 1875 году и называлось оно плетизмограф. Этот прибор был изобретен итальянцем Анжело Моссо. Прибор измерял толщину конечностей человека в зависимости от кровеносного наполнения. Дело в том, что если человек нервничает и эмоционально напряжен, кровь бежит быстрее и пульс учащается, таким образом, толщина конечностей изменялась в зависимости от эмоционального напряжения человека.

В 1879 году доктор Мари Габриэль Ромэн Вигуру обнаружил, что электрическое сопротивление кожи человека изменяется от психических переживаний или страха. Сейчас этот процесс называется кожно-гальваническим рефлексом. Это открытие в дальнейшем поспособствует изобретению психогальванометра. В 1895 году тюремный психиатр начал использовать первый прибор для проверки осужденных и подозреваемых. Он назывался гидросфигмограф. Такой прибор мог регистрировать изменения кровяного давления и пульса, в зависимости от поставленных человеку вопросов. В 1902 году, при помощи этого нового устройства, смогли оправдать обвиняемого в совершении преступления.

Витторио Бенусси считал, что человека, который лжет, может выдать дыхание. И в 1914 году он начал использовать прибор — пневмограф — который измерял частоту и амплитуду дыхания. Критерием оценки было то, что если дыхание человека замедлялось, значит он ответил правду.

Первый полиграф, который могли использовать в вынесении результата суда, был создан в 1921 году. Его создателем был студент-медик Калифорнийского университета Джон Ларсон. Именно он зарегистрировал одновременное изменение физиологических процессов для детекции лжи. Он измерял пульс, кровяное давление и дыхание. Он, также, стал применять вместе с детекцией лжи и тест с вопросами, которые не относились к преступлению. Этот полиграф стал настоящим открытием и в наше время полиграф Ларсона считается одним из самых значимых изобретений.

В ходе совершенствования полиграфа, в 1925 году, Килэр добавил в устройство кимограф. Благодаря ему бумага двигалась под пером полиграфа равномерно. А через некоторое время к детектору лжи добавился и психогальванометр, о котором писалось выше. Эти дополнения Килэра стали действительно очень важными и точность измерений значительно повысилась.

В 1945 году юрист Рид создал полиграф, который, кроме четырех основных процессов, измерял ещё и мышечную активность конечностей, с помощью сенсорных панелей. И усовершенствовал метод опроса подозреваемого, путем добавления контрольных вопросов.